KR101370012B1 - Quasi-phase matched device for speckle noise reduction with broadband green light, efficiency detecting apparatus for and dispaly device - Google Patents

Quasi-phase matched device for speckle noise reduction with broadband green light, efficiency detecting apparatus for and dispaly device Download PDF

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KR101370012B1 KR1020120102919A KR20120102919A KR101370012B1 KR 101370012 B1 KR101370012 B1 KR 101370012B1 KR 1020120102919 A KR1020120102919 A KR 1020120102919A KR 20120102919 A KR20120102919 A KR 20120102919A KR 101370012 B1 KR101370012 B1 KR 101370012B1
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Abstract

A quasi-phase matching optical element according to an embodiment of the present invention includes: a polarization reversal field; and a plurality of polarization reversal portions formed with the polarization reversal field adjacent to each other, wherein the polarization reversal portions are formed in an irregular QPM structure to be able to increase the linewidth itself of temperature when changing a wavelength, and to obtain a very high efficiency by reducing a speckle noise.

Description

스펙클 노이즈 저감형 넓은 선폭의 녹색 광원용 준위상 정합 광소자, 및 이를 이용한 광변환 성능 검출 장치 및 디스플레이 장치 {Quasi-phase matched device for speckle noise reduction with broadband green light, Efficiency detecting apparatus for and Dispaly device}Quasi-phase matched device for speckle noise reduction with broadband green light, Efficiency detecting apparatus for and Dispaly device }

본 발명은 스펙클 노이즈가 적은 넓은 선폭의 녹색 광원용 준위상 정합 광소자, 및 이를 이용한 광변환 성능 검출 장치 및 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분극 반전 비율이 불규칙적인 QPM(Quasi-Phase Matching) 구조를 갖는 녹색 광원용 준위상 정합 광소자, 및 이를 이용한 광변환 성능 검출 장치 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a quasi-phase matched optical device for a wide line width green light source with low speckle noise, and an optical conversion performance detecting device and a display device using the same, and more particularly, to a QPM (Quasi-Phase) having an irregular polarization inversion ratio. A quasi-phase matched optical element for a green light source having a matching structure, and an optical conversion performance detecting device and a display device using the same.

레이저 광원을 이용한 디스플레이는 차세대 디스플레이의 결정판으로 주목을 받아오고 있지만, 레이저 광원이 갖는 특성 중 간섭성이 너무 뛰어나서, 램프나 LED 광원과 비교해서 프로젝션시 스크린 표면에서 난반사되어 나오는 광끼리의 상호 상쇄-보강 간섭에 의해서 스크린에 밝고 어두운 무늬가 연속적으로 발생하게 된다.Display using laser light source has attracted attention as the definitive edition of next generation display, but the coherence of laser light source is so excellent that the mutual cancellation of light reflected from the screen surface during projection compared with lamp or LED light source- The constructive interference causes continuous light and dark patterns on the screen.

이러한 현상을 스펙클 노이즈라 하는데 이는 선폭이 좁은 레이저를 이용하는 경우에 피할 수 없는 부작용으로 시청각하는 사람의 눈에 피로감을 유발하게 된다. 이러한 스펙클 노이즈 저감을 위해서 가장 일반적으로 쓰이는 방법이 DOE (Diffractive Optical Element)를 삽입하여 광의 간섭을 인위적으로 깨주는 방법과, 광의 편광을 계속적으로 회전시켜서 변화시키는 방법, 서로 조금씩 다른 레이저 파장을 광원으로 이용하는 방법들이 쓰이고 있다.This phenomenon is called speckle noise, which is an unavoidable side effect when using a narrow line laser, which causes fatigue in the eyes of an audiovisual viewer. In order to reduce speckle noise, the most commonly used method is to insert DOE (Diffractive Optical Element) to artificially break the interference of light, to continuously rotate and change the polarization of light, and to change the laser wavelength slightly different from each other. How to use is used.

상술한 DOE를 삽입하여 광의 간섭을 인위적으로 깨주는 방법이나 광의 편광을 기계적으로 회전시키는 방법은 시스템을 대형화할 뿐만 아니라 매우 큰 광 손실을 유발한다.The method of artificially breaking the interference of light by inserting the above-described DOE or mechanically rotating the polarization of the light not only enlarges the system but also causes very large light loss.

또한, 광주파수 변환을 위한 소자로 준위상정합(QPM; Quasi-Phase Matching) 소자를 이용하는 방법도 이용되고 있다. 일반적으로 QPM 소자는 LiNbO3(LN), LiTaO3(LT), KTiPO4(KTP) 등의 강유전체 기판에 마스크(mask)를 사용한 포토리소그래피(photolithography)로 수㎛ ~ 수십㎛의 주기로 전극 패턴을 형성하고, 이에 전기장을 인가하여 분극 반전시켜 제작한다.In addition, a method using a quasi-phase matching (QPM) element is also used as an element for converting optical frequencies. In general, QPM devices are formed by photolithography using a mask on ferroelectric substrates such as LiNbO 3 (LN), LiTaO 3 (LT), and KTiPO 4 (KTP) to form electrode patterns at intervals of several μm to several tens of μm. Then, it is produced by applying an electric field to reverse polarization.

본 발명의 목적은 준위상정합 소자의 주기와 폴링 비율을 적절히 변화시켜(chirp and apodization) 대역폭을 확장함으로써 선폭이 매우 넓은 녹색 광원용 준위상 정합 광소자 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a quasi-phase matched optical device for a green light source having a very wide line width by extending the bandwidth by appropriately changing the period and polling ratio of the quasi-phase matched device (chirp and apodization), and a display device using the same.

본 발명의 일실시예에 따른 준위상 정합 광소자는 분극 반전 영역과, 분극 비반전 영역이 서로 이웃하여 형성되는 분극 반전부를 복수개 포함하고, 상기 복수의 분극 반전부는 불규칙적인 QPM 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.The quasi-phase matched optical device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of polarization inversion regions and a plurality of polarization inversion portions formed by neighboring polarization non-inversion regions, and the plurality of polarization inversion portions have an irregular QPM structure. do.

상기 복수의 분극 반전부 가운데 적어도 2개 이상은 서로 상이한 분극 반전 비율을 갖는 것을 특징으로 한다.At least two or more of the plurality of polarization inversion units may have different polarization inversion ratios from each other.

상기 복수의 분극 반전부 가운데 적어도 2개 이상은 서로 상이한 분극 반전 주기를 갖는 것을 특징으로 한다.At least two or more of the plurality of polarization inversion units may have different polarization inversion periods.

상기 복수의 분극 반전부 가운데 적어도 2개 이상은 서로 상이한 분극 반전 비율과 서로 상이한 분극 반전 주기를 갖는 것을 특징으로 한다.At least two or more of the plurality of polarization inversion units may have different polarization inversion ratios and different polarization inversion periods.

상기 분극 반전부는 서로 상이한 분극 반전 비율을 갖는 것끼리 이웃하여 그룹을 형성하는 것을 특징으로 한다.The polarization inversion unit is characterized in that the groups having a different polarization inversion ratio adjacent to each other to form a group.

상기 분극 반전부는 서로 상이한 서로 상이한 분극 반전 주기를 갖는 것끼리 이웃하여 그룹을 형성하는 것을 특징으로 한다.The polarization inverting unit may be configured to have a group adjacent to each other having different polarization inversion periods different from each other.

상기 분극 반전부는 서로 상이한 서로 상이한 분극 반전 주기를 갖는 것끼리 이웃하여 그룹을 형성하고, 서로 상이한 분극 반전 비율을 갖는 것끼리 이웃하여 그룹을 형성하는 것을 특징으로 한다.The polarization inverting unit may form groups adjacent to ones having different polarization inversion periods different from each other, and groups having different polarization inversion ratios adjacent to each other form a group.

상기 분극 반전부는 광의 진행 방향에 따라 분극 반전 비율이 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 한다.The polarization inversion unit is characterized in that the polarization inversion ratio is gradually increased in accordance with the traveling direction of the light.

상기 분극 반전부는 광의 진행 방향에 따라 분극 반전 비율이 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 한다.The polarization inversion unit is characterized in that the polarization inversion ratio gradually decreases according to the traveling direction of the light.

본 발명의 다른 실시예에 따른 광원 변환 장치는 스펙클 노이즈 저감을 위하여 분극 반전 주기가 비주기적이고, 분극 반전 비율이 불규칙적인 QPM(Quasi-Phase Matching) 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.The light source converting apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention has a QPM (Quasi-Phase Matching) structure in which the polarization inversion period is aperiodic and the polarization inversion ratio is irregular to reduce speckle noise.

상기 광원 변환 장치는 적어도 2 그룹 이상의 동일한 분극 반전 주기의 QPM 구조를 갖는 특징으로 한다.The light source conversion device is characterized by having a QPM structure of at least two groups of the same polarization inversion period.

상기 광원 변환 장치는 적어도 2 그룹 이상의 동일한 분극 반전 비율의 QPM 구조를 갖는 특징으로 한다.The light source conversion device is characterized by having a QPM structure of at least two groups having the same polarization inversion ratio.

상기 광원 변환 장치는 광의 진행 방향에 따라 분극 반전 비율이 증가하는 QPM 구조를 갖는 특징으로 한다.The light source converting device is characterized in that it has a QPM structure in which the polarization reversal ratio is increased according to the traveling direction of light.

상기 광원 변환 장치는 광의 진행 방향에 따라 분극 반전 비율이 감소하는 QPM 구조를 갖는 특징으로 한다.The light source conversion device is characterized in that it has a QPM structure in which the polarization inversion ratio decreases according to the traveling direction of light.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광변환 성능 검출 장치는 광을 생성 출력하는 광원; 상기 출력된 광의 세기를 조절하는 광세기 조절부; 상기 제1 광학 소자에서 출력된 광의 경로를 변경하고, 입사된 광을 집속하는 광 집속부; 입사광에 대하여 분극 반전 주기를 비주기적으로, 분극 반전 비율을 불규칙적으로 변환하는 광 변환부; 서로 파장이 다른 상기 입사광과 이차고조파 발생(SHG) 과정에 의해서 생성된 녹색광을 분리하는 광 분리기; 및 상기 분리된 녹색광의 세기를 검출하는 검출기를 포함한다.In accordance with still another aspect of the present invention, an optical conversion performance detection device includes: a light source generating and outputting light; A light intensity controller for adjusting the intensity of the output light; A light focusing unit configured to change a path of light output from the first optical element and to focus incident light; A light conversion unit converting the polarization inversion period aperiodically to the incident light and irregularly changing the polarization inversion ratio; An optical separator for separating the incident light having a different wavelength from each other and green light generated by a second harmonic generation (SHG) process; And a detector for detecting the intensity of the separated green light.

상기 광변환 성능 검출 장치는 상기 광 분리기에서 분리된 광을 막는 안전 장치용 빔 블로커를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The optical conversion performance detection device further comprises a beam blocker for a safety device that blocks the light separated from the optical splitter.

상기 광세기 조절부는 기본파의 편광을 90°로 회전시켜주는 λ/2 편광판, 및 상기 90° 회전된 편광을 유지시키는 편광자를 포함한다.The light intensity controller includes a λ / 2 polarizer for rotating the polarization of the fundamental wave to 90 °, and a polarizer for maintaining the 90 ° rotated polarization.

상기 광 집속부는 상기 입사광의 경로를 자유롭게 변경해서 원하는 곳으로 유도하는 제1,2 미러 및 제1 렌즈, 상기 입사광을 시료에 집속하는 제1,2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.The light converging unit may include first and second mirrors and first lenses for freely changing the path of the incident light and directing them to a desired location, and first and second lenses for focusing the incident light on a sample.

상기 광 변환부는 상술한 어느 하나의 준위상 정합 광소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.The light conversion unit may include any one of the above-described quasi-phase matching optical devices.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 광원 디스플레이 장치는 상술한 어느 하나의 광원 변환 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.Laser light source display device according to another embodiment of the present invention is characterized in that it comprises any one of the above-described light source conversion device.

본 발명의 실시예들에 따른 넓은 선폭의 녹색 광원용 준위상 정합 광소자 및 이를 이용한 디스플레이 장치는 파장 변환시 온도와 파장 선폭 자체를 넓히는 효과가 있다.The quasi-phase matched optical device for a green light source having a wide line width according to embodiments of the present invention and a display device using the same have the effect of widening the temperature and the wavelength line width itself during wavelength conversion.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 넓은 선폭의 녹색 광원용 준위상 정합 광소자 및 이를 이용한 디스플레이 장치는 스펙클 노이즈를 저감하여 매우 높은 효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, the quasi-phase matching optical device for a green light source having a wide line width according to embodiments of the present invention and a display device using the same have an effect of obtaining very high efficiency by reducing speckle noise.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 녹색 광원용 광변환 성능 검출 장치의 블록도이고,
도 2는 도 1의 광변환 성능 검출 장치에 적용되는 가변적인 분극 반전 주기에 따른 비선형계수의 부호 반전을 광의 진행 방향에 따라 표현한 개념도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 불규칙적인 분극 반전 주기와 분극 반전 비율을 갖는 녹색 광원용 준위상 정합 광소자의 분극 구조를 나타낸 도면이고,
도 4 (a), (b)의 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 녹색 광원용 준위상 정합 광소자가 점차적으로 증가/감소하는 불규칙적인 분극 반전 주기와 분극 반전 비율을 갖는 구조도이고,
도 5 (a) 내지 (d)는 도면에 의해서 제작된 광소자의 현미경 사진이고,
도 6은 특정 온도에서의 파장 스캐닝 결과이고,
도 7은 특정 파장에서의 온도 스캐닝 결과이고,
도 8은 같은 시료의 길이에서 상대적인 파장 선폭을 비교하기 위한 도면이고,
도 9는 같은 시료의 길이에서 상대적인 온도 선폭을 비교하기 위한 도면이다.
1 is a block diagram of a light conversion performance detection device for a green light source according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating sign inversion of a nonlinear coefficient according to a variable polarization inversion period applied to the light conversion performance detecting apparatus of FIG. 1 according to a traveling direction of light.
3 is a view illustrating a polarization structure of a quasi-phase matched optical device for a green light source having an irregular polarization inversion period and a polarization inversion ratio according to an embodiment of the present invention.
4 (a) and 4 (b) are structural diagrams having irregular polarization inversion periods and polarization inversion ratios of gradually increasing / decreasing the quasi-phase matching optical device for the green light source according to an embodiment of the present invention.
5 (a) to (d) are micrographs of optical devices manufactured by the drawings;
6 is a result of wavelength scanning at a specific temperature,
7 is a result of temperature scanning at a specific wavelength,
8 is a view for comparing the relative wavelength line width in the length of the same sample,
9 is a view for comparing the relative temperature line width in the length of the same sample.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하며, 단수로 기재된 용어도 복수의 개념을 포함할 수 있다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terms used in the singular may also include a plurality of concepts . In addition, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be variously modified by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 녹색 광원용 광변환 성능 검출 장치의 블록도이고, 도 2는 도 1의 광변환 성능 검출 장치에 적용되는 가변적인 분극 반전 주기에 따른 비선형계수의 부호 반전을 광의 진행 방향에 따라 표현한 개념도이다.FIG. 1 is a block diagram of an optical conversion performance detecting device for a green light source according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sign inversion of a nonlinear coefficient according to a variable polarization inversion period applied to the optical conversion performance detecting device of FIG. Is a conceptual diagram expressed according to the traveling direction of light.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 불규칙적인 분극 반전 주기와 분극 반전 비율을 갖는 녹색 광원용 준위상 정합 광소자의 분극 구조를 나타낸 도면이다. 도 3에서 검은 블록은 기본의 분극을 갖는 부분이며, 흰 블록은 분극 반전이 된 영역을 나타내는 부분이다.3 is a diagram illustrating a polarization structure of a quasi-phase matched optical device for a green light source having an irregular polarization inversion period and a polarization inversion ratio according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, the black block is a portion having a basic polarization, and the white block is a portion showing a region in which polarization is reversed.

도 4 (a),(b)의 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 녹색 광원용 준위상 정합 광소자가 점차적으로 증가/감소하는 불규칙적인 분극 반전 주기와 분극 반전 비율을 갖는 구조를 도시한 것이다.4 (a) and 4 (b) each show a structure having an irregular polarization inversion period and a polarization inversion ratio in which the phase-matching optical device for a green light source according to an embodiment of the present invention gradually increases / decreases. .

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광변환 성능 검출 장치(100)는 광을 생성 출력하는 광원(110); 상기 출력된 광의 세기를 조절하는 광세기 조절부(120); 상기 광세기 조절부에서 출력된 광의 경로를 변경하고, 입사된 광을 집속하는 광 집속부(130); 입사광에 대하여 분극 반전 주기를 비주기적으로, 분극 반전 비율을 불규칙적으로 변환하는 광 변환부(140); 서로 파장이 다른 상기 입사광과 이차고조파 발생(SHG) 과정에 의해서 생성된 녹색광을 분리하는 광 분리기(150); 및 상기 분리된 녹색광의 세기를 검출하는 검출기(160)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an apparatus 100 for detecting light conversion performance according to an exemplary embodiment of the present invention may include a light source 110 generating and outputting light; Light intensity control unit 120 for adjusting the intensity of the output light; A light focusing unit 130 for changing a path of light output from the light intensity adjusting unit and focusing incident light; A light conversion unit 140 converting the polarization inversion period aperiodically to the incident light and irregularly changing the polarization inversion ratio; An optical separator 150 for separating the incident light having a different wavelength from each other and green light generated by a second harmonic generation (SHG) process; And a detector 160 for detecting the intensity of the separated green light.

광변환 성능 검출 장치(100)는 상기 광 분리기에서 분리된 광을 막는 안전 장치용 빔 블로커(170)를 더 포함하는 것이 바람직하다.The optical conversion performance detection device 100 preferably further includes a beam blocker 170 for a safety device that blocks the light separated from the optical separator.

광원(Nd:YVO4, 110)은 1064nm의 파장을 갖고, Repetition rate은 10kHz이고, Pulse duration은 38ns이다.The light sources Nd: YVO 4 and 110 have a wavelength of 1064 nm, a repetition rate is 10 kHz, and a pulse duration is 38 ns.

광세기 조절부(120)는 기본파의 편광을 90도로 회전시켜주는 λ/2 편광판(121), 및 상기 90도 회전된 편광을 유지시키는 편광자(122)를 포함하고, 광 집속부(130)는 상기 입사광의 경로를 자유롭게 변경해서 원하는 곳으로 유도하는 제1,2 미러(131, 132) 및 상기 입사광을 시료에 집속하는 제1 렌즈(133)와 광 변화부(140)에서 출력된 광을 광 분리기(150)에 집속하는 제2 렌즈(134)를 포함한다. 여기서, 제1 렌즈(133)의 초점 거리(f)는 200mm이고, 제2 렌즈(134)의 초점 거리(f)는 750mm이다.The light intensity controller 120 includes a λ / 2 polarizer 121 for rotating the polarized light of the fundamental wave by 90 degrees, and a polarizer 122 for maintaining the polarized light rotated by 90 degrees. The first and second mirrors 131 and 132 for freely changing the path of the incident light and directing it to a desired location, and the light output from the first lens 133 and the light changing unit 140 that focus the incident light on a sample. The second lens 134 focuses on the optical separator 150. Here, the focal length f of the first lens 133 is 200 mm, and the focal length f of the second lens 134 is 750 mm.

광 분리기(150)는 서로 다른 두 파장을 갖는 입력파인 1064nm와 이차고조파 발생(SHG) 과정에 의해서 생성된 녹색광인 532nm를 분리하는 광학 소자이다. 즉, 예를 들면, 1064nm의 입력파는 99% 반사하고, 532nm의 녹색광은 95% 투과시킨다.The optical separator 150 is an optical device that separates 1064 nm, which is an input wave having two different wavelengths, and 532 nm, which is green light generated by a second harmonic generation (SHG) process. That is, for example, 1064 nm input wave reflects 99% and 532 nm green light transmits 95%.

광 변환부(140)는 도 2에서 도시된 바와 같이 가변적인 분극 반전 주기에 따른 광변환 원리를 따르는 불규칙적인 Tandem-QPM 소자 구조를 갖는다. 이는 수학식 1로 표현될 수 있다.As shown in FIG. 2, the light conversion unit 140 has an irregular Tandem-QPM device structure that follows the light conversion principle according to the variable polarization inversion period. This may be represented by Equation 1.

Figure 112012075139710-pat00001
Figure 112012075139710-pat00001

여기서, B(z)는 매질 내의 진행 방향 (z)에 따른 입력파의 전기장 세기를 의미한다. A(z)는 진행 방향에 따라 생성된 이차 조화파의 전기장 세기를 의미하며, k1, k2는 각각 입력파와 생성된 이차 조화파의 파수 펙터를 의미한다. deff는 매질의 유효 비선형계수이며, c는 광속이고, ω1, ω2는 각각 입력파와 이차조화파 간의 주파수이며, Δk는 입력파와 생성파 간의 파수부정합이다.Here, B (z) means the electric field strength of the input wave in the traveling direction z in the medium. A (z) denotes the electric field strength of the second harmonic wave generated according to the traveling direction, and k 1 and k 2 refer to the wavefront factor of the input wave and the generated second harmonic wave, respectively. d eff is the effective nonlinear coefficient of the medium, c is the luminous flux, ω 1 and ω 2 are the frequencies between the input and secondary harmonic waves, respectively, and Δk is the wave mismatch between the input and generation waves.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 준위상 정합 광소자(200)는 분극 반전 영역(210)과, 분극 비반전 영역(220)이 서로 이웃하여 형성되는 분극 반전부(230)를 복수개 포함한다. 복수의 분극 반전부(230)는 불규칙적인 QPM 구조이고, 복수의 분극 반전부(200) 가운데 적어도 2개 이상은 서로 상이한 분극 반전 비율을 갖고, 적어도 2개 이상은 서로 상이한 분극 반전 주기를 갖는 것이 가능하다.3 to 4, in the quasi-phase matched optical device 200 according to another exemplary embodiment, a polarization inversion part in which a polarization inversion region 210 and a polarization non-inversion region 220 are formed adjacent to each other. A plurality of 230 is included. The plurality of polarization inversion units 230 have an irregular QPM structure, at least two or more of the plurality of polarization inversion units 200 have different polarization inversion ratios, and at least two or more have different polarization inversion periods. It is possible.

여기서, 회색 부분이 분극 반전 영역(210) 즉 분극 반전이 이루어진 부분이고, 흰색 부분이 분극 비반전 영역(210) 즉 분극 반전이 이루어지지 않은 부분이다.Here, the gray portion is the polarization inversion region 210, that is, the polarization inversion is performed, and the white portion is the polarization non-inversion region 210, that is, the polarization inversion is not performed.

복수의 분극 반전부(200)는 서로 상이한 분극 반전 비율을 갖는 것끼리 이웃하여 그룹을 이루거나, 서로 상이한 서로 상이한 분극 반전 주기를 갖는 것끼리 이웃하여 그룹을 이루는 구조로 형성되는 것이 가능하다.The plurality of polarization inversion units 200 may be formed in a structure in which groups having different polarization inversion ratios are adjacent to each other, or in which groups having different polarization inversion periods are mutually adjacent to form a group.

분극 반전부(200)는 광의 진행 방향에 따라 분극 반전 비율이 점진적으로 증가하거나, 광의 진행 방향에 따라 분극 반전 비율이 점진적으로 감소하는 구조로 형성되는 것이 가능하다.The polarization inversion unit 200 may be formed in a structure in which the polarization inversion ratio is gradually increased according to the traveling direction of the light, or the polarization inversion ratio is gradually decreased in the traveling direction of the light.

보다 상세하게는, 본 발명의 일실시예에서 새롭게 창안한 방법은 준위상정합 소자의 주기와 폴링 비율을 적절히 변화시켜(chip and apodization) 파장 변환을 일으키는 대역폭을 확장함으로써 선폭이 매우 넓은 녹색 광원을 개발하는 Tandem-QPM 소자를 만드는 방법이다(기존에는 0.1nm, 본 발명에서는 3nm). 또한 이 Tandem-QPM 소자는 기존 균일한 소자에 비해서 30배 이상의 넓은 선폭을 허용하기 때문에, 스펙클 노이즈 저감 효과가 기존의 준위상정합 소자나 복굴절을 이용한 파장 변환 소자에 비하여 10배 이상의 노이즈 저감 효과를 가져 온다.More specifically, the new method in one embodiment of the present invention provides a green light source having a very wide line width by extending the bandwidth causing wavelength conversion by appropriately changing the period and polling ratio of the phase matching device. It is a method of making Tandem-QPM devices to be developed (formerly 0.1 nm, 3 nm in the present invention). In addition, this Tandem-QPM device allows for 30 times wider line width than conventional uniform devices, and the speckle noise reduction effect is 10 times higher than that of conventional quasi-phase matching devices or wavelength conversion devices using birefringence. Bring it.

즉, 본 발명자는 기존의 선폭이 좁은(0.1nm) 녹색 광원을 디스플레이 광원으로 사용했을 때 생기는 스펙클 노이즈의 문제를 해결함으로써, 선폭이 넓은(3nm 이상) 대체 광원을 개발하게 되었다.That is, the present inventors have developed an alternative light source having a wide line width (3 nm or more) by solving the problem of speckle noise generated when a conventional line light source having a narrow line width (0.1 nm) is used as a display light source.

스펙클 노이즈는 레이저가 갖는 결맺음 특성상, 레이저를 이용 디스플레이를 구현했을 때 스크린의 표면에서 반사되는 광끼리 상호 보강 또는 상쇄 간섭을 일으키고 이로 인해 광의 세기가 변조되어, 스크린의 표면에 밝고 어두운 무늬들이 끊임없이 나타나게 되고 이러한 밝고 어두운 점들은 불규칙적으로 화면 전체에 나타남으로써 사람의 눈에 피로감을 유발하게 되는 원인으로 작용하였다. 이것이 레이저 광원을 디스플레이 광원으로 이용할 경우 반드시 해결해야 하는 가장 큰 이슈 중 하나이다.Speckle noise is due to the texture of the laser, and when the display is implemented using the laser, light reflected from the surface of the screen causes mutual reinforcement or destructive interference, which causes light intensity to be modulated, resulting in bright and dark patterns on the surface of the screen. It appears constantly and these bright and dark spots appear on the whole screen irregularly, which causes the fatigue of the human eye. This is one of the biggest issues that must be solved when using a laser light source as a display light source.

본 발명의 실시예에서는 기존의 준위상정합 소자를 이용하여 이차조화파(SHG) 과정을 통해 효율적인 녹색 광원을 만들어 디스플레이에 이용하고 있지만, 이러한 광원은 파장 선폭이 0.1nm 이하라는 극복하기 어려운 문제가 있어서 주기적으로 분극 반전된 준위상정합 구조를 근본적으로 깨는 구조로 비주기적이고, 불규칙적인 분극 반전 비율의 준위상정합 구조를 창안하고, 이를 통해서 선폭이 기존의 광원 대비 매우 넓은(20배 이상) 녹색 광원을 개발한 것이다.In the exemplary embodiment of the present invention, an efficient green light source is used for a display by using a second harmonic wave (SHG) process using a conventional quasi-phase matching device, but such a light source has a problem that it is difficult to overcome the wavelength line width of 0.1 nm or less. It is a structure that breaks the phase-matching structure that is periodically polarized inverted, and creates a phase-matched structure with a non-periodic and irregular polarization inversion ratio, through which the line width is very wide (more than 20 times) green. The light source was developed.

창안의 가장 중요한 핵심은 비주기적이고, 불규칙적인 분극 반전 비율의 조합에 있으므로, 우선 이론적인 계산을 바탕으로 마스크 디자인을 창안하는 것이 60% 이상의 비중을 차지한다.Since the most important point of the invention is the combination of aperiodic and irregular polarization inversion ratios, the creation of mask design based on theoretical calculations accounts for more than 60%.

그 다음으로 창안된 마스크를 광 리소그라피 공정을 거쳐서 패턴 전사를 원할하게 생성시킨 것이 20% 정도의 비중을 차지하고, 패턴 전사가 성공하여 전극이 완성되면, 상온에서 기존의 창안에 의해서 개발된 너거티브(negative) 멀티 펄스 폴링법을 이용하여 분극 반전을 수행하는 것이 20% 정도의 비중을 차지하게 되며, 소자 제작이 완성된다.Next, 20% of the mask was created by pattern lithography through photolithography, and when the pattern was successful, the electrode was completed. negative) Performing polarization reversal using the multi-pulse polling method accounts for about 20% of the weight, and device fabrication is completed.

비주기적이고, 분극 반전 비율이 불규칙 구조(aperiodic/apodized structures)에서 온도 선폭이 100도 이상이고 파장 선폭이 19nm 이상인 구조 창안이 핵심이 되며, 이러한 구조를 실시간으로 모니터가 가능한 시스템으로, 너거티브 멀티플 펄스를 이용하여 독창적인 마스크 디자인 형태를 그대로 따르는 준위상정합 소자를 제작하는 것이다.In aperiodic, aperiodic / apodized structures, the invention of a structure with a temperature line width of 100 degrees or more and a wavelength line width of 19 nm or more is the key. By using pulses, we create a quasi-phase matching device that follows the original mask design form.

도 3은 가변적인 phase-matching 조건을 갖는 광대역 선폭을 갖는 비주기 구조(Aperiodic structure)를 도시한 것이고, 도 4는 가변적인 듀티 비를 갖는 안정적인 애퍼디제이션(Apodization)을 도시하고 있다. 여기서, 듀티비 = Reversed polarization / Period이다.FIG. 3 shows an aperiodic structure with a wide bandwidth line width with varying phase-matching conditions, and FIG. 4 shows a stable apodization with varying duty ratios. Here, duty ratio = Reversed polarization / Period.

즉, 비선형 파장 변환 방법 중 하나인 기존의 전통적인 주기적인 준위상정합 구조에서 가장 중요한 유효 비선형계수(deff)가 분극 반전시 부호만 바뀌고 그 값은 일정한 양을 가지고, 주기는 입력파와 생성된 이차조화파의 결맺음 길이(l)와의 관계식에서 결정된다.In other words, the effective nonlinear coefficient (d eff ), which is the most important in the existing conventional periodic phase-matching structure, which is one of the nonlinear wavelength conversion methods, changes only the sign at the time of polarization reversal, and its value is constant. It is determined from the relation with the coherence length (l) of the harmonic wave.

그러나, 이러한 전통적인 방법은 좁은 선폭의 파장 변환만이 가능하기 때문에 본 발명에서는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 넓은 선폭의 파장 변환이 가능하게 하는 새로운 방법을 제안하고 있다.However, since this conventional method is capable of only narrow linewidth wavelength conversion, the present invention proposes a new method for enabling wide linewidth wavelength conversion, as shown in FIGS. 3 to 4.

도 2 및 도 3을 참조하면, 전통적인 기법과는 달리, 주기적인 구조를 벗어나서 주기를 점점 줄이고, 늘이고 하면서 첩(chirp)을 하는 과정을 주기 자체를 순열을 이용한 배열로 분포를 갖게 하는 식으로 수학식 2와 같이 표현을 한 것이고 이것이 바로 비주기(aperiodic) 구조이다.Referring to FIGS. 2 and 3, unlike the conventional technique, the process of performing chirp while gradually decreasing and increasing the cycle out of the periodic structure is performed such that the cycle itself is distributed in an array using permutations. It is expressed as Equation 2, which is an aperiodic structure.

Figure 112012075139710-pat00002
Figure 112012075139710-pat00002

Λp는 p번째까지의 분극 반전의 주기를 의미한다. ΔΛ는 임의로 선택된 두 분극 반전 주기들 간의 차이값을 의미하며, 특히 ΔΛi는 i번째와 i+1번째의 분극 반전 주기의 차이값을 의미한다. L은 n번째까지 분극 반전된 전체 소자의 길이를 의미하며, a는 듀티비를 의미한다. i는 n, p와 더불어 임의의 정수값을 가지며, 이때 i가 가질 수 있는 최대값이 p가 된다.Λ p means the period of polarization inversion up to the pth. ΔΛ means a difference value between two arbitrarily selected polarization inversion periods, and in particular ΔΛ i means a difference value between the i th and i + 1 th polarization inversion periods. L means the length of the entire device polarized inverted to the nth, and a means the duty ratio. i has an integer value along with n and p, and the maximum value i can have becomes p.

다음으로, 애퍼디제이션(apodization)이란 주기는 일정하게 하면서(여기서 주기는 기존의 분극이 유지된 부분과 분극 반전이 이루어진 부분을 합하여 하나의 주기라고 함), 주기의 분극 반전된 부분의 비율을 듀티비(duty ratio)로 정하고, 이 듀티비를 달리하여 변화를 가져오는 구조이다.Next, while the period of apodization is constant (here, the period is called a period in which the existing polarization is maintained and the polarization inversion is added), the ratio of the polarization inversion of the period is determined. The duty ratio is defined as a duty ratio, and the duty ratio is changed to produce a change.

Figure 112012075139710-pat00003
Figure 112012075139710-pat00003

Li'와 Li"는 주기가 일정하고 듀티비만 다른 영역(즉 apodize된 부분)의 n번째까지의 매질의 총 길이를 의미한다. 여기서 Li'는 주기가 Λ'로 일정하고 Li"는 주기가 Λ"로 일정하다. i는 배열적인 순서를 나타내며, 1에서부터 p'번째까지의 정수에 해당한다. i'와 i"도 i와 마찬가지로 임의의 정수값을 가진다.Li 'and Li "refer to the total length of the medium up to the nth period of the region where the period is constant and the duty ratio is different (that is, the apodized part), where Li' is constant at Λ 'and Li" is Λ I is constant. I represents an integer sequence from 1 to p '. I' and i have arbitrary integers like i.

따라서 본 발명은 상술한 QPM 구조에 따라 넓은 선폭의 구조를 갖는 녹색 광원이 발생가능한 광소자 모듈을 설계함에 있어, 주기의 변화(aperioc)와 듀티비의 변화(apodization)라는 동시에 두가지 기술을 접목시켜 소자를 완성시켰다.Therefore, in the present invention, in designing an optical device module capable of generating a green light source having a wide line width structure according to the above-described QPM structure, by combining two technologies simultaneously such as aperioc and apodization, The device was completed.

상세하게는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 도광 소자의 레이저 빔이 진행하는 방향으로 분극 반전을 시켜야 하는데, 크게 3 부분의 영역으로 나누어, 예를 들면 녹색광 발생을 위해서 6.6㎛ ~ 6.8㎛까지의 주기를 분포시킬 목적이라면, 분극 반전의 주기를 첫 영역에서는 점점 늘이고, 중간에는 고정된 주기로 하고, 맨 마지막 영역에서는 점점 주기를 줄이는 방향으로 비주기(aperiodic)적으로 배열을 시키되, 나누어진 3 부분의 각각에 다시 세밀하게 들어가서, 분극 반전 비율인 듀티비(duty ratio)가 0.5를 기준으로 0.2 정도부터 0.5에 이르기까지 달리하는 배열을 갖도록 하는 기술을 제안하고 있다.In detail, as shown in FIGS. 3 and 4, the polarization inversion is to be performed in the direction in which the laser beam of the light guiding element travels. The polarization inversion is largely divided into three regions, for example, 6.6 μm to 6.8 to generate green light. For the purpose of distributing the period up to μm, the period of polarization reversal is gradually increased in the first area, fixed period in the middle, and aperiodicly arranged in the direction of decreasing the period in the last area. It is proposed to finely enter each of the true three parts so that the duty ratio, which is the polarization reversal ratio, has an arrangement ranging from about 0.2 to 0.5 based on 0.5.

본 발명의 일실시예에 따른 준위상 정합 광소자는 마스크에서의 개구폭(a)과, QPM 주기(Λ)에 의하여 결정되는 개구 비율(R = a/Λ)에 따라 마스크를 만드는 단계, 1차 조건(900rpm, 10초)과 2차 조건(1500rpm, 60초) 하에서 PR(Positive photoresist) 코팅하는 단계, 100℃-60분 동안 소프트 베이킹하는 단계, 15.5~16mW/cm2의 UV 파워에서 10초 동안 UV 노출하는 단계, 40초 동안 발현(developing)하는 단계, 80℃/30min, 100℃/30min, 120℃/30min, 140℃/30min, 160℃/30min, 180℃/30min의 조건 하에서 하드 베이킹하는 단계, 칩 형태를 만들기 위하여 다이싱(dicing)하는 단계, 전기 펄스를 갖는 액체 전극을 이용하여 전기장 폴링하는 단계, 3분 랩핑 및 60분 폴리싱으로 폴리싱하는 단계를 거쳐 제작된다.The quasi-phase matched optical device according to an embodiment of the present invention comprises the steps of making a mask according to the aperture width (a) in the mask and the aperture ratio (R = a / Λ) determined by the QPM period (Λ), the first order Positive photoresist coating under conditions (900 rpm, 10 seconds) and secondary conditions (1500 rpm, 60 seconds), soft baking for 100 ° C.-60 minutes, 10 seconds at UV power of 15.5-16 mW / cm 2 UV exposure, developing for 40 seconds, hard baking under the conditions of 80 ° C./30 min, 100 ° C./30 min, 120 ° C./30 min, 140 ° C./30 min, 160 ° C./30 min, 180 ° C./30 min. And dicing to form a chip shape, electric field polling using a liquid electrode with electric pulses, polishing with 3 minutes lapping and 60 minutes polishing.

비교 인자Comparison factor PPLNPPLN APPLNAPPLN 비교 결과Comparison result △λΔλ 0.38nm0.38nm ~9nm~ 9nm 23.7 배 큼23.7 times bigger △TΔT 4.9℃4.9 ℃ 110℃110 ° C 22.4 배 큼22.4 times bigger deff d eff 21pm/V21 pm/V ~4.9pm/V~ 4.9pm / V 4 배 작음4 times smaller

따라서, 표 1에 도시된 바와 같이 스펙클 콘트라스는 거의 1/5로 감소될 수 있다. 스펙클 노이즈는 레이저 선폭의 제곱근에 반비례한다. Speckle contrast(C)가 4% 미만이면 사람 눈은 노이즈를 구별하지 못한다. 스펙클 콘트라스의 정의식은 수학식 4와 같다.Thus, as shown in Table 1, speckle contrast can be reduced to almost 1/5. Speckle noise is inversely proportional to the square root of the laser line width. If the speckle contrast (C) is less than 4%, the human eye cannot distinguish noise. The definition formula of speckle contrast is shown in Equation 4.

Figure 112012075139710-pat00004
Figure 112012075139710-pat00004

여기서, C는 스펙클 콘트라스, V는 광의 중심 주파수, λ는 파장, σh는 스크린의 표면 거칠기, θi 및 θo의 각각은 입사각 및 관찰각이다.Where C is speckle contrast, V is the center frequency of light, λ is the wavelength, σ h is the surface roughness of the screen, and each of θ i and θ o is the angle of incidence and observation.

도 5의 (a) 내지 (d)는 도면에 의해서 제작된 광소자의 현미경 사진이다. 도 5에서 광소자는 두께 0.5nm인 Z-cut CLN이다. 인터랙션 길이(Interaction length)는 5.5mm이고, 채널 폭(Channel width)은 300μm, 350μm이며, 샘플 사이즈(Sample size)는 5.5mm × 3.5mm이다.5 (a) to 5 (d) are micrographs of optical devices manufactured by the drawings. In FIG. 5, the optical device is Z-cut CLN having a thickness of 0.5 nm. The interaction length is 5.5 mm, the channel width is 300 μm and 350 μm, and the sample size is 5.5 mm × 3.5 mm.

도 6은 특정 온도가 61℃일 때의 파장 스캐닝 결과를 도시한 것이다. 도 7은 특정 파장이 1.064μm일 때의 온도 스캐닝 결과를 도시한 것이다.6 shows wavelength scanning results when a specific temperature is 61 ° C. 7 shows the results of temperature scanning when a specific wavelength is 1.064 μm.

도 8은 같은 시료의 길이에서 상대적인 파장 선폭을 비교하기 위한 도면이다. 도 8에서 (a)는 5.5mm의 길이를 갖는 LN을 이용하여 본 창안에 의해 제안된 구조를 통한 이론적인 파장 스캔 결과이고, (b)는 기존의 주기적으로 분극 반전된 구조이다.8 is a view for comparing the relative wavelength line width in the length of the same sample. In Figure 8 (a) is the theoretical wavelength scan results through the structure proposed by the present invention using the LN having a length of 5.5mm, (b) is a conventional periodic polarization inverted structure.

도 9는 같은 시료의 길이에서 상대적인 온도 선폭을 비교하기 위한 도면이다. 도 9에서 (a)는 5.5mm의 길이를 갖는 LN을 이용하여 본 창안에 의해 제안된 구조를 통한 이론적인 온도 스캔 결과이고, (b)는 기존의 주기적으로 분극 반전된 구조이다.9 is a view for comparing the relative temperature line width in the length of the same sample. In Figure 9 (a) is the theoretical temperature scan results through the structure proposed by the present invention using the LN having a length of 5.5mm, (b) is a conventional periodic polarization inverted structure.

PPLNPPLN APPLNAPPLN ratio 피크값Peak value 4.07×10-6 4.07 × 10 -6 1.94×10-6 1.94 × 10 -6 2121 파장
FWHM
wavelength
FWHM
0.38nm0.38nm 8.8nm8.8nm 23.223.2
온도
FWHM
Temperature
FWHM
4.9℃4.9 ℃ ~110℃~ 110 ℃ 22.422.4

[5.5mm, r=20/21, R=0.3~0.5][5.5mm, r = 20/21, R = 0.3 ~ 0.5]

표 2는 동일한 소자의 길이 5.5mm에서 기존의 주기적인 분극 반전 구조를 갖는 경우의 LN 결정을 이용한 경우와 본 창안의 apodization된 구조에서의 이차 조화파인 녹색광이 생성될 때의 효율을 비교할 수 있는 피크값, 파장 반치폭인 FWHM, 온도반치폭인 FWHM을 나타낸 표이다.Table 2 shows the peaks that can compare the efficiency of using LN crystals with a conventional periodic polarization inversion structure at the same device length of 5.5 mm and when generating green light, a second harmonic wave in the apodized structure of the present invention. It is a table | surface which showed the value, FWHM which is half wavelength width, and FWHM which is half temperature width.

상기에서 5.5mm는 소자의 길이에 해당하고, 'r=20/21'는 총 21개의 영역으로 나누어진 구조 중 20개가 apodization 되었다는 것을 의미한다. 즉 1개의 영역은 aperiodic한 영역인 것이다. 'R=0.3~0.5'는 듀티비를 0.3에서 0.5까지 변화시키는 것을 뜻한다.In the above description, 5.5mm corresponds to the length of the device, and 'r = 20/21' means that 20 of the structures divided into 21 areas are apodized. That is, one area is an aperiodic area. 'R = 0.3 ~ 0.5' means to change the duty ratio from 0.3 to 0.5.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention. In addition, claims that do not have an explicit citation in the claims may be combined to form an embodiment or included in a new claim by amendment after the application.

110 : 광원 120 : 광세기 조절부
121 : λ/2 편광판 122 : 편광자
130 : 광 집속부 131, 132 : 제1,2 미러
133, 134 : 제1,2 렌즈 140 : 광 변환부
150 : 광 분리기 160 : 검출기
170 : 빔 블로커 200 : 준위상 정합 광소자
210 : 분극 반전 영역 220 : 분극 비반전 영역
230 : 분극 반전부
110: light source 120: light intensity control unit
121: lambda / 2 polarizing plate 122: polarizer
130: light focusing unit 131, 132: first and second mirrors
133, 134: first and second lenses 140: light conversion unit
150: optical separator 160: detector
170: beam blocker 200: quasi-phase matched optical element
210: polarization inversion area 220: polarization non-inversion area
230: polarization inversion

Claims (20)

분극 반전 영역과, 분극 비반전 영역이 서로 이웃하여 형성되는 분극 반전부를 복수개 포함하고,
상기 복수의 분극 반전부는 불규칙적인 QPM 구조를 가지며,
상기 복수의 분극 반전부 가운데 적어도 2개 이상은 서로 상이한 분극 반전 비율과 서로 상이한 분극 반전 주기를 가지며,
상기 분극 반전 비율은 상기 분극 반전 영역과 상기 분극 비반전 영역을 포함하는 전체 영역의 너비에 대해 상기 분극 반전 영역의 너비가 차지하는 비율이고,
상기 분극 반전 주기는 상기 분극 반전 영역의 너비와 상기 분극 비반전 영역의 너비를 합산한 총 너비인 것을 특징으로 하는 준위상 정합 광소자.
A plurality of polarization inversion regions and a polarization inversion region, the polarization inversion region formed adjacent to each other,
The plurality of polarization inverting portion has an irregular QPM structure,
At least two or more of the plurality of polarization inversion units have different polarization inversion ratios and different polarization inversion periods,
The polarization inversion ratio is a ratio of the width of the polarization inversion region to the width of the entire region including the polarization inversion region and the polarization non-inversion region,
And the polarization inversion period is a total width obtained by adding up the width of the polarization inversion area and the width of the polarization non-inversion area.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 분극 반전부는 서로 상이한 분극 반전 비율을 갖는 것끼리 이웃하여 그룹을 형성하는 것을 특징으로 하는 준위상 정합 광소자.
The method of claim 1,
And said polarization inverting portion adjacent to each other having a different polarization inversion ratio to form a group.
제 1 항에 있어서,
상기 분극 반전부는 서로 상이한 서로 상이한 분극 반전 주기를 갖는 것끼리 이웃하여 그룹을 형성하는 것을 특징으로 하는 준위상 정합 광소자.
The method of claim 1,
And said polarization inverting portion forms a group adjacent to each other having a different polarization inversion period from each other.
제 1 항에 있어서,
상기 분극 반전부는 서로 상이한 서로 상이한 분극 반전 주기를 갖는 것끼리 이웃하여 그룹을 형성하고, 서로 상이한 분극 반전 비율을 갖는 것끼리 이웃하여 그룹을 형성하는 것을 특징으로 하는 준위상 정합 광소자.
The method of claim 1,
And the polarization inverting portion forms a group adjacent to each other having different polarization inversion periods different from each other, and forms a group adjacent to each other having a different polarization inversion ratio from each other.
제 5 항에 있어서,
상기 분극 반전부는 광의 진행 방향에 따라 분극 반전 비율이 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 준위상 정합 광소자.
The method of claim 5, wherein
And the polarization inversion unit gradually increases the polarization inversion ratio according to the traveling direction of light.
제 5 항에 있어서,
상기 분극 반전부는 광의 진행 방향에 따라 분극 반전 비율이 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 준위상 정합 광소자.
The method of claim 5, wherein
And wherein the polarization inversion unit gradually decreases the polarization inversion ratio in accordance with the traveling direction of the light.
광원 변환 장치에 있어서,
스펙클 노이즈 저감을 위하여 분극 반전 주기가 비주기적이고, 분극 반전 비율이 불규칙적인 QPM(quasi-phase matching) 구조를 가지며,
상기 분극 반전 비율은 상기 분극 반전 영역과 상기 분극 비반전 영역을 포함하는 전체 영역의 너비에 대해 상기 분극 반전 영역의 너비가 차지하는 비율이고,
상기 분극 반전 주기는 상기 분극 반전 영역의 너비와 상기 분극 비반전 영역의 너비를 합산한 총 너비인 것을 특징으로 하는 광원 변환 장치.
In the light source conversion device,
It has a quasi-phase matching structure with a non-periodic polarization inversion period and irregular polarization inversion ratio to reduce speckle noise.
The polarization inversion ratio is a ratio of the width of the polarization inversion region to the width of the entire region including the polarization inversion region and the polarization non-inversion region,
And the polarization inversion period is a total width obtained by adding up the width of the polarization inversion region and the width of the polarization non-inversion region.
제 10 항에 있어서,
상기 광원 변환 장치는 적어도 2 그룹 이상의 동일한 분극 반전 주기의 QPM 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광원 변환 장치.
11. The method of claim 10,
And the light source conversion device has a QPM structure of at least two groups of the same polarization inversion period.
제 10 항에 있어서,
상기 광원 변환 장치는 적어도 2 그룹 이상의 동일한 분극 반전 비율의 QPM 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광원 변환 장치.
11. The method of claim 10,
And the light source converting device has a QPM structure of at least two groups having the same polarization inversion ratio.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 광원 변환 장치는 광의 진행 방향에 따라 분극 반전 비율이 증가하는 QPM 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광원 변환 장치.
13. The method according to claim 11 or 12,
And the light source converting device has a QPM structure in which the polarization inversion ratio is increased in accordance with the traveling direction of light.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 광원 변환 장치는 광의 진행 방향에 따라 분극 반전 비율이 감소하는 QPM 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광원 변환 장치.
13. The method according to claim 11 or 12,
And the light source converting device has a QPM structure in which the polarization inversion ratio decreases according to the traveling direction of light.
광을 생성 출력하는 광원;
상기 출력된 광의 세기를 조절하는 광세기 조절부;
제1 광학 소자에서 출력된 광의 경로를 변경하고, 입사된 광을 집속하는 광 집속부;
입사광에 대하여 분극 반전 주기를 비주기적으로, 분극 반전 비율을 불규칙적으로 변환하는 광 변환부;
서로 파장이 다른 상기 입사광과 이차고조파 발생(SHG) 과정에 의해서 생성된 녹색광을 분리하는 광 분리기; 및
상기 분리된 녹색광의 세기를 검출하는 검출기
를 포함하며,
상기 분극 반전 비율은 상기 분극 반전 영역과 상기 분극 비반전 영역을 포함하는 전체 영역의 너비에 대해 상기 분극 반전 영역의 너비가 차지하는 비율이고,
상기 분극 반전 주기는 상기 분극 반전 영역의 너비와 상기 분극 비반전 영역의 너비를 합산한 총 너비인 것을 특징으로 하는 광변환 성능 검출 장치.
A light source for generating and outputting light;
A light intensity controller for adjusting the intensity of the output light;
A light focusing unit which changes a path of light output from the first optical element and focuses incident light;
A light conversion unit converting the polarization inversion period aperiodically to the incident light and irregularly changing the polarization inversion ratio;
An optical separator for separating the incident light having a different wavelength from each other and green light generated by a second harmonic generation (SHG) process; And
A detector for detecting the intensity of the separated green light
Including;
The polarization inversion ratio is a ratio of the width of the polarization inversion region to the width of the entire region including the polarization inversion region and the polarization non-inversion region,
And wherein the polarization inversion period is a total width obtained by adding up the width of the polarization inversion area and the width of the polarization non-inversion area.
제 15 항에 있어서,
상기 광변환 성능 검출 장치는 상기 광 분리기에서 분리된 광을 막는 안전 장치용 빔 블로커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광변환 성능 검출 장치.
The method of claim 15,
The optical conversion performance detection device further comprises a beam blocker for a safety device for blocking the light separated by the optical splitter.
제 15 항에 있어서,
상기 광세기 조절부는 기본파의 편광을 90도로 회전시켜주는 λ/2 편광판, 및 상기 90도 회전된 편광을 유지시키는 편광자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광변환 성능 검출 장치.
The method of claim 15,
The light intensity control unit includes a λ / 2 polarizer for rotating the polarization of the fundamental wave 90 degrees, and a polarizer for maintaining the polarized light rotated 90 degrees.
제 15 항에 있어서,
상기 광 집속부는 상기 입사광의 경로를 자유롭게 변경해서 원하는 곳으로 유도하는 제1,2 미러, 상기 입사광을 집속하는 제1,2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광변환 성능 검출 장치.
The method of claim 15,
And the light focusing unit includes first and second mirrors for freely changing a path of the incident light and directing the light to a desired location, and first and second lenses for focusing the incident light.
제 15 항에 있어서,
상기 광 변환부는 제 1 항에 따른 준위상 정합 광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광변환 성능 검출 장치.
The method of claim 15,
The optical conversion unit detecting the optical conversion performance, characterized in that it comprises a quasi-phase matching optical device according to claim 1.
제 10 항에 따른 광원 변환 장치를 구비하는 레이저 광원 디스플레이 장치.A laser light source display device comprising the light source conversion device according to claim 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101762912B1 (en) * 2015-11-25 2017-07-28 광주과학기술원 A green, red and blue light source for a speckle noise reduction

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07152055A (en) * 1993-05-21 1995-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Short wavelength light source and variable wavelength laser beam source
JPH07261211A (en) * 1994-03-18 1995-10-13 Nippon Steel Corp Second harmonic generating element
JP2007173769A (en) 2005-11-28 2007-07-05 Nichia Chem Ind Ltd Laser device
US20090154508A1 (en) 2007-12-12 2009-06-18 Hc Photonics Corp. Light-generating apparatus with broadband pumping laser and quasi-phase matching waveguide

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07152055A (en) * 1993-05-21 1995-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Short wavelength light source and variable wavelength laser beam source
JPH07261211A (en) * 1994-03-18 1995-10-13 Nippon Steel Corp Second harmonic generating element
JP2007173769A (en) 2005-11-28 2007-07-05 Nichia Chem Ind Ltd Laser device
US20090154508A1 (en) 2007-12-12 2009-06-18 Hc Photonics Corp. Light-generating apparatus with broadband pumping laser and quasi-phase matching waveguide

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101762912B1 (en) * 2015-11-25 2017-07-28 광주과학기술원 A green, red and blue light source for a speckle noise reduction

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